Python 标准输入输出重定向的使用场景

应在无法修改原始调用逻辑但需捕获或替换标准流时重定向sys.stdin/sys.stdout，典型场景包括单元测试、CLI集成测试、日志转字符串及jupyter中拦截input()；推荐用contextlib.redirect_stdout和io.StringIO安全内存重定向。

什么时候该用 sys.stdin 和 sys.stdout 重定向

不是所有输入输出都需要重定向——只有当你无法修改原始调用逻辑，但又想捕获或替换标准流时才真正需要。典型场景包括：单元测试中验证打印内容、CLI 工具集成测试、临时把日志转到字符串而非终端、或在 Jupyter 中拦截 input() 的行为。

常见错误是直接改 print() 或写死文件路径，结果导致代码耦合、难以测试。正确做法是让业务逻辑只依赖 sys.stdin 和 sys.stdout，再由外层控制流向。

• 重定向 sys.stdin 前，确保原输入已关闭或保存（否则可能引发 ValueError: I/O operation on closed file）
• input() 函数底层读取的是 sys.stdin，所以重定向后它会自动从新源读取
• 重定向 sys.stdout 后，所有未指定 file= 参数的 print() 都会写入新目标

StringIO 是最安全的内存重定向方式

相比临时写文件或修改全局 sys.stdout，用 io.StringIO 拦截输出更轻量、可回溯、无副作用。它模拟文件接口，但数据留在内存里，适合断言和调试。

注意 python 2 和 3 的差异：Python 2 用 StringIO.StringIO，Python 3 统一为 io.StringIO；如果代码需兼容两者，建议用 try/except ImportError 分支处理。

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• 写入后必须调用 .seek(0) 才能从头读取内容，否则 .read() 返回空字符串
• StringIO 不支持二进制模式，要处理字节流得用 io.BytesIO
• 用完记得 .close()，尤其在长生命周期对象中，避免资源泄漏

import io import sys 
old_stdout = sys.stdout sys.stdout = captured = io.StringIO() print("hello") sys.stdout = old_stdout captured.seek(0) assert captured.read() == "hellon"

用 contextlib.redirect_stdout 避免手动恢复

手动保存/恢复 sys.stdout 容易遗漏异常路径，导致后续输出错乱。Python 3.4+ 提供的 contextlib.redirect_stdout 自动处理这些边界情况，是最推荐的实操方式。

它本质是上下文管理器，进入时重定向，退出时无论是否异常都会还原。但要注意：它只影响当前线程，多线程下不跨线程生效；且不能嵌套重定向同一对象（比如两次 redirect_stdout 到同一个 StringIO 实例会出错）。

• 参数必须是类文件对象（有 write() 方法），不能传路径字符串或普通字符串
• 如果被重定向的目标本身抛异常（如写入只读 StringIO），异常会在 with 块内抛出
• 函数内部若显式指定 print(..., file=sys.stderr)，不会被该上下文捕获

from contextlib import redirect_stdout import io 
f = io.StringIO() with redirect_stdout(f): print("captured") print("also captured") f.seek(0) print(f.read())  # → "capturednalso capturedn"

重定向后 input() 和 raw_input() 的行为差异

Python 3 的 input() 等价于 Python 2 的 raw_input()，都从 sys.stdin 读；而 Python 2 的 input() 会 eval() 输入内容，早已弃用。重定向 sys.stdin 后，input() 会按行读取新源，但要注意换行符处理。

常见坑是用 StringIO 模拟输入时忘了末尾换行——input() 会阻塞等待换行符，导致测试卡住。另外，input() 默认 strip 掉末尾 n，所以 StringIO("abcn") 被读取后得到的是 "abc"，不是 "abcn"。

• 测试多行输入时，用 StringIO("line1nline2n")，不是 "line1nline2"（缺最后换行）
• 重定向 sys.stdin 后，sys.stdin.readline() 行为一致，但 input() 更常用也更安全
• 若需模拟用户中断（Ctrl+D），向 StringIO 写入空字符串并确保其为最后一行即可触发 EOFError

重定向看似简单，真正难的是清理时机和跨环境一致性——比如在 pytest 中用完没还原 sys.stdout，会影响后续测试；或者在 windows 下用 rn 写入 StringIO，却在 linux 断言时用 n 匹配失败。这些细节比语法本身更常导致问题。